【正文】 摘 要 I 摘要 本系統(tǒng)以直流電壓源為核心， ST89C52 單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進等級可達 ，輸出電壓范圍為 0— ，并可由液晶屏顯示實際輸出電壓值。本系統(tǒng)由單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換器（ TLC5615）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制 LM317，隨著 LM317 的 ADJ 端電壓的變化而輸出不同的電壓。實際測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒壓源的領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞： 直流電源 單片機 數(shù)字控制 ABSTRACT II ABSTRACT This system to dc voltage source as the core, mainly STC89S52 SCM, through the keyboard controller to install dc power supply output voltage, setting stepping class can output voltage, the range of V, and can show the actual pipe by digital output voltage values. This system consists of microcontroller program output digital signal, through D/A converter (TLC5615) output analog amplifier, through isolating amplifier output power, control of LM317, with the power to change the LM317’ s ADJ part output of different voltage. Test results show that this system application in need of high stability of small power constantvoltage source fields. Keywords： DC power supply singlechip microputer control digital control 目 錄 III 目 錄 第１章 引言 ......................................................... 1 課題背景 .................................................... 1 單片機簡介與發(fā)展概況 ........................................ 2 設(shè)計要求 .................................................... 2 主要內(nèi)容 .................................................... 3 第２章 方案選擇與論證 ............................................... 4 總體設(shè)計方案 ................................................ 4 備選方案一 .................................................. 4 備選 方案二 .................................................. 6 方案比較與選擇 .............................................. 7 第３章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ................................................. 9 單片機最小系統(tǒng) .............................................. 9 線性電源的設(shè)計 ............................................. 10 TLC5615電路 ............................................... 14 TLC5615 的特點 ....................................... 14 LC5615 芯片接口說明（圖 35） ......................... 14 本設(shè)計電路中的 TLC5615 ............................... 15 差動放大電路 ............................................... 16 LM317穩(wěn)壓輸出 ............................................. 17 按鍵控制部分 ............................................... 18 LCD顯示部分 ............................................... 19 SPI接口 ................................................... 20 SPI 總線介紹 ......................................... 20 單片機模擬 SPI ....................................... 22 單片機程序下載電路部分 ..................................... 22 第４章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................ 25 軟件流程圖 ................................................. 25 各程序模塊 ................................................. 26 LCD5110 程序模塊主要包括 ： ........................... 26 TLC5615 程序模塊主要包括： ........................... 27 電子科技大學成都學 院畢業(yè)設(shè)計論文 IV 第５章 系統(tǒng)的調(diào)試以及誤差分析 ...................................... 30 硬件調(diào)電路試 ............................................... 30 電源測試與誤差分析 ......................................... 30 參考文獻 ........................................................... 33 致謝 ............................................................... 34 附錄 ............................................................... 35 附錄一：系統(tǒng)總電路圖 ........................................... 35 附錄二：系統(tǒng)總程序 ............................................. 36 附錄三：相關(guān)外文翻譯 ........................................... 50 第 1 章 引言 1 第１章 引言 課題背景 現(xiàn)今隨著電 子 技術(shù)的飛躍發(fā)展 ，作為其能源部分的 數(shù)控電源技術(shù) 已發(fā)展成為一門實踐性很強的工程技術(shù)，服務(wù)于各 個 行業(yè) 。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之 一。當今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學科領(lǐng)域。隨著計算機和通訊技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時也給電源提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時產(chǎn)生的誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。電源在使用時會造成很多不良后果，世界各國紛紛對電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標準。只有滿足產(chǎn)品標準，才能夠進入市場。隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，滿足國際標準的產(chǎn)品才能獲得進出的通行證。數(shù)控電源是從 80年代才真正的發(fā)展起來的，期 間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎(chǔ)。在以后的一段時間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對上述缺點不斷加以改善。單片機技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號處理器件的研制應(yīng)用，到 90 年代，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達到 的數(shù)控電源，功率密度達到每立方英寸 50W 的數(shù)控電源。從組成上， 數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩 將單片機數(shù)字控制技術(shù) ,有機地融入直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計中 ,設(shè)計并制作出一款數(shù)字化直流穩(wěn)壓電源 .該電源采用數(shù)字調(diào)節(jié)、輸出精度高 , 特別適用于各種有較高精度要求的場合 . 本課題研究的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源是最常用的儀器設(shè)備，利用單片機對直流穩(wěn)壓電源進行控制 ， 改善了電源的性能 ， 使用方便靈活 ， 且成本較低 ， 同時控制系統(tǒng)在軟件上還可進一步改進 ， 以擴展其功能 ， 而并不需要增加硬件開銷 ， 從而提高電源 的性能價格 ， 在科研及實驗中都是必不可少的 。 針對以上問題，我們設(shè)計了一套以單片機為核心的智能化穩(wěn)壓電源。 電子科技大學成都學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 2 單片機簡介與發(fā)展概況 單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計 算機，簡稱 PC 機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成）。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。 單片機的歷史 ： ● 第一代：七十年代后期， 4 位邏輯控制器件發(fā)展到 8 位。使用 NMOS 工藝（速度低，功耗大、集成度低）。代表產(chǎn)品： MC6800 、 Intel 8048 。 ● 第二代：八十年代初，采用 CMOS 工藝，并逐漸被高速低功耗的 HMOS 工藝代替。代表產(chǎn)品： MC146805 、 Intel 8051 。 ● 第三代：近十年來， MCU 的發(fā)展出現(xiàn)了許多新特點： （ 1 ）在技術(shù)上，由可擴展總線型向純單片型發(fā)展，即只能工作在單片方 式。 （ 2 ） MCU 的擴展方式從并行總線型發(fā)展出各種串行總線。 （ 3 ）將多個 CPU 集成到一個 MCU 中。 （ 4 ）在降低功耗，提高可靠性方面， MCU 工作電壓已降至 。 ● 第四代： FLASH 的使用使 MCU 技術(shù)進入了第四代。 設(shè)計要求 通過按鍵對 輸出電壓進行動態(tài)的步進增加或是減少，并能對電壓輸出值進第 1 章 引言 3 行預(yù)設(shè)；輸出電壓的范圍在 0到 ，并且電壓步進精度為 ；能通過 LCD顯示屏對輸出的電壓量進行直觀的反應(yīng)并能同步顯示步進變化。 主要內(nèi)容 該電源采用 51 系列單片機作為整機的控制單元，通過改變 線性三端穩(wěn)壓芯片的 ADJ 端 輸入 的 數(shù)字量來改變輸出電壓值，間接地改變 電源 輸出電壓的大小。采用鍵盤可對輸出電壓以增減兩種方式進行設(shè)置 ， 輸出由單片機通過 數(shù)字電位器控制驅(qū)動 線性三端穩(wěn)壓芯片 輸出一個穩(wěn)定電壓。工作過程中，穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài) (輸出電壓 ) 均由單片機輸出驅(qū)動 LCD 顯示，由鍵盤控制進行動態(tài)邏輯切換 。